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La circulation des eaux des océans change
MétéoSuisse-Blog | 10 avril 2023
Une récente étude scientifique compare la circulation de l’océan Austral avant les années 70 et celle des dernières années.
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Une récente étude scientifique compare la circulation de l’océan Austral avant les années 70 et celle des dernières années.
Les différences de densité de l'eau, résultant de la variabilité de la température (thermo) et de la salinité (haline) de l'eau, sont à l'origine des courants océaniques. Ce processus est connu sous le nom de circulation thermohaline. Cet ensemble de courants océaniques joue un rôle essentiel dans le système climatique de la Terre ainsi que dans les cycles des nutriments et du dioxyde de carbone dans les océans.
La circulation thermohaline est donc le moteur du système de courants connu sous le nom de « GMOC » (Global Meridionnal Overturning Circulation (circulation méridienne de retournement) ou aussi « Ocean conveyor belt » (le tapis roulant de l’océan). La GMOC commence à la surface de l'océan, près du pôle, dans l'Atlantique Nord. L'eau y est refroidie par les températures arctiques. Elle devient également plus salée, car lorsque la glace de mer se forme, seule l'eau pure gèle, le reste du sel est dissous dans l'eau environnante. L'eau froide est maintenant plus dense, en raison du sel ajouté, et coule vers le fond de l'océan. L'eau de surface vient remplacer l'eau qui s'enfonce, créant ainsi un courant.
Ces eaux profondes se déplacent vers le sud, entre les continents, passent l'équateur et descendent jusqu'aux extrémités de l'Afrique et de l'Amérique du Sud. Le courant contourne l'Antarctique, où l'eau se refroidit et s'enfonce à nouveau, comme dans l'Atlantique Nord. La circulation océanique est ainsi "rechargée". En contournant l'Antarctique, deux sections se détachent du flux et se dirigent vers le nord. Une section se déplace dans l'océan Indien, l'autre dans l'océan Pacifique.
Ces deux sections se réchauffent et deviennent moins denses à mesure qu'elles se déplacent vers le nord en direction de l'équateur, de sorte qu'elles remontent à la surface (upwelling). Elles font ensuite une boucle vers le sud et l'ouest jusqu'à l'Atlantique Sud, pour finalement revenir dans l'Atlantique Nord, où le cycle recommence.
La circulation océanique se déroule à une vitesse beaucoup plus lente (quelques centimètres par seconde) que les courants éoliens ou les courants de marée (des dizaines à des centaines de centimètres par seconde). On estime qu'il faut environ 1 000 ans à un mètre cube d'eau pour parcourir le trajet global. Et la circulation océanique déplace un immense volume d'eau - plus de 100 fois le débit du fleuve Amazone (Ross, 1995).
Et si l’on parle de cette circulation, c’est qu’une équipe de scientifiques estime que la GMOC a subi des changements significatifs dans l’hémisphère sud en comparant les données historiques d’avant 1970 et les données récentes, entre 2005 et 2017.
Avec le réchauffement de l'océan et la fonte des calottes glaciaires, la stratification près de la surface (la séparation d'une masse d'eau en couches en fonction de la densité) augmente et empêche les eaux de surface chaudes de s'enfoncer dans les profondeurs de l'océan. En conséquence, la GMOC devrait changer de manière significative, ce qui risque de perturber la redistribution de la chaleur, du sel, des nutriments et du carbone entre les hémisphères et entre les bassins océaniques. Ces changements peuvent avoir des répercussions sociétales directes sur le niveau des mers côtières, les écosystèmes marins, les phénomènes météorologiques extrêmes et les changements dans les conditions météorologiques régionales et le climat mondial.
De nombreuses études ont suggéré que des changements significatifs de la GMOC se sont déjà produits au cours des dernières décennies. Cependant, contrairement à l'océan Atlantique où plusieurs systèmes d'observation sont actuellement en place, il n'est pas possible de mesurer directement le MOC dans l'ensemble de l'océan Austral en raison de sa grande taille et de sa situation géographique.
L'étude réalisée par des scientifiques américains en se basant sur des données historiques de diverses sources, montre que la cellule supérieure s’est renforcée et étendue vers le pôle. Ces changements sont en grande partie dus à l'appauvrissement de l'ozone dans l’hémisphère sud qui entraîne un refroidissement de l'air, ce qui renforce les vents d'ouest dans la région.
Inversement, la cellule inférieure s’est affaiblie et contractée au cours de la même période, en raison de la fonte accrue des calottes glaciaires de l'Antarctique puisque les eaux de surface sont alors fraîches et légères au lieu d'être salées et denses. Cette eau douce ne peut pas s'enfoncer dans les profondeurs de l'océan, la cellule s’affaiblit.
Les changements observés dans l'océan Austral ont une incidence sur l'absorption du carbone anthropique par l'océan. Le renforcement et l'expansion de la cellule supérieure peuvent faire remonter à la surface une plus grande quantité de carbone naturel stocké dans les profondeurs de l'océan. Lorsque la concentration de carbone dissous à la surface est trop élevée, il est libéré dans l'atmosphère par un processus connu sous le nom de dégazage de CO2. Dans le même temps, l'affaiblissement et la contraction de la cellule inférieure dégradent le processus de plongeon du dioxyde de carbone dans les profondeurs de l'océan, entraînant une réduction de l'absorption du carbone anthropique. Ces deux processus augmentent la concentration de carbone dans l'atmosphère et accélèrent ainsi le réchauffement de la planète.
Cette étude est la première à signaler, sur la base d'observations hydrographiques mondiales historiques, qu'un remodelage significatif de la GMOC est déjà apparu dans l'océan Austral en raison de l'activité humaine. Un réajustement à grande échelle de la GMOC semble être en cours dans les océans Atlantique Sud et Indo-Pacifique au cours de la dernière décennie (2005-2017) en réponse aux changements survenus dans l'océan Austral.
Source :
Lee, SK., Lumpkin, R., Gomez, F., Yeager, S., Lopez, H., Takglis, F. Dong, S., Aguiar, W., Kim, D. & Baringer, M. (2023). Human-induced changes in the global meridional overturning circulation are emerging from the Southern Ocean. Commun Earth Environ 4, 69. https://doi.org/10.1038/s43247-023-00727-3